專利名稱：低碳熱軋深沖鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用低碳鋼生產(chǎn)的具有良好成形性能可以替代冷軋鋼板用于沖壓加工的熱軋鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
沖壓用鋼一般采用低碳冷軋鋼板，冷軋后的鋼板經(jīng)過高溫退火而軟化提高鋼板的塑性和沖壓性能。冷軋鋼板的深沖性能主要取決于塑性應(yīng)變比r值和延伸率。厚度小于1.2mm的薄鋼板其抗減薄能力越大，即鋼板的r值越高，鋼板的深沖性能越好；厚度大于1.5mm的冷軋鋼板由于冷軋變形量的限制不可能有太高的r值，減薄對鋼板的成形性影響相對較小，成形性能對延伸率的依賴增大。
為了降低生產(chǎn)成本，用戶希望用熱軋鋼板代替冷軋鋼板，但相同成分的熱軋鋼板和冷軋鋼板相比其塑性低、沖壓性能差。過去，用于冷成形的熱軋鋼板一般是低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，用高溫卷取的方法提高鋼板的塑性。由于碳含量比較多、屈服強(qiáng)度比冷軋鋼板高，強(qiáng)度高塑性必將降低，因此其沖壓性能不如冷軋鋼板。厚度大于1.5mm的熱軋鋼板如果塑性指標(biāo)能達(dá)到或超過冷軋鋼板的水平則其替代冷軋鋼板是完全可能的。
隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步可將鋼中的碳、氮降低到很低的水平，再加入鈦和鈮等微合金元素與鋼中的碳、氮原子相結(jié)合使成為無固溶碳氮的無間隙原子鋼。無間隙原子鋼的塑性有很大的提高。因此有用超低碳無間隙原子鋼生產(chǎn)熱軋深沖用鋼板。由于超低碳鋼的相變溫度比較高，對薄規(guī)格熱軋鋼板難以保證在Ar3溫度以上軋制，在Ar3溫度以下鐵素體區(qū)溫度軋制的鋼板由于加工硬化需進(jìn)行退火處理。超低碳熱軋鋼板有很多專利，例如特開平2-145747(發(fā)明名稱為“深沖熱軋鋼板及其制造方法”，申請人為日本神戶制鋼，發(fā)明人為橋本俊一)是加Nb、Ti的超低碳鋼熱軋鋼板；日本川崎制鐵在中國申請的專利“熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法”(申請專利號(hào)為88106663.X)是加入Ti和B的超低碳鋼熱軋鋼板的生產(chǎn)方法。冶煉超低碳要用真空脫氣爐后精練設(shè)備，鐵素體區(qū)低溫軋制須進(jìn)行后續(xù)的退火熱處理，這些都將增加鋼板的生產(chǎn)成本。
為能經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)熱軋深沖鋼板，也有用低碳鋼來生產(chǎn)。例如中國專利(申請?zhí)枮?2115041.9)是用低碳薄板連鑄坯生產(chǎn)熱軋深沖鋼板，鋼中還含有Cr、Ni、Cu和B等元素，熱軋工藝鋼板終軋溫度為800～950℃，卷取溫度為550～700℃。本專利技術(shù)由于鋼中添加了Cr、Ni、Cu和B等貴金屬元素，因此，使生產(chǎn)成本較高。
特開昭59-113121(發(fā)明名稱為“低碳熱軋鋼板的制造方法”，由日本新日鐵申請、松倉龜雄發(fā)明)采用0.005～0.15％的低碳鋼，低溫(Ar3～600℃)軋制，于700～500℃卷取，可于700～550℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火處理。本專利技術(shù)的不足之處在于，由于軋制溫度低鐵素體因加工硬化使鋼的強(qiáng)度提高、塑性減少，降低鋼板的成形性能，必須進(jìn)行在結(jié)晶退火的軟化處理，因此使生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本增加。
特開昭58-207335是含碳量≤0.025％的加B鋼，B的加入量要滿足下面表達(dá)式N-14/11*B≤0.0005％，B-11/14*N≤0.0015％，于Ar3以上軋制550～750℃卷取。該專利技術(shù)須根據(jù)鋼中的氮含量計(jì)算硼的加入量，增加生產(chǎn)的復(fù)雜性，鋼中的含碳較低將使生產(chǎn)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)型的易于生產(chǎn)的低碳鋼。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供一種低碳熱軋深沖鋼板，其成分為(重量百分比)C0.02～0.055Si≤0.03Mn0.10～0.25S≤0.010P≤0.025Al0.015～0.060N≤0.0040B0.0010～0.0040
其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。
以下是本發(fā)明專利主要元素的作用及其限定說明C是影響鋼板冷加工性能的元素，應(yīng)該愈低愈好，但低于0.02％將明顯增加脫氣成本，大于0.055％將增加鋼中珠光體或滲碳體的含量，鋼的強(qiáng)度增加塑性降低，惡化鋼板的成形性能。
P、S是鋼中的雜質(zhì)元素，含量應(yīng)越低越好，對深沖熱軋鋼板P控制在0.025％以下，S控制在0.010％以下。
Si是固溶強(qiáng)化元素，明顯降低鋼的塑性，含量高還惡化鋼板表面質(zhì)量，因此Si含量越低越好，控制在0.03％以下。
Mn也是固溶強(qiáng)化元素，為了提高鋼的塑性也應(yīng)盡量降低，Mn可與硫生成MnS提高鋼的熱加工性能。為防止鋼的熱脆性，一般Mn/S≥10，Mn含量下限控制為0.10％，上限控制為0.25％。
Al是鋼中的脫氧元素，減少鋼中的氧化物夾雜、純凈鋼質(zhì)，與N結(jié)合消除因固溶N引起的時(shí)效作用，下限控制為0.015％，Al含量太高易產(chǎn)生細(xì)化晶粒的作用使屈服強(qiáng)度提高，上限控制為0.060％。
N是強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化元素，易使鋼產(chǎn)生時(shí)效影響鋼板的沖壓質(zhì)量，應(yīng)盡量降低在鋼中的含量，控制在40ppm以下。
鋼中加入B可延緩鐵素體晶粒的形核，使相變的晶粒減少，也就是使鋼板的晶粒增大，達(dá)到降低鋼板的屈服強(qiáng)度提高塑性的目的。低于0.0010％所起作用不大，含量太多易使鋼產(chǎn)生硬化影響沖壓性能，上限控制為0.0040％。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種低碳熱軋深沖鋼板的制造方法，其包括鋼坯經(jīng)1100～1250℃加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于90％。
終軋溫度控制在830～900℃，終軋溫度低于830℃容易使奧氏體的晶粒細(xì)化，也使相變后的鐵素體晶粒細(xì)小，致使屈服強(qiáng)度提高塑性降低，溫度更低易進(jìn)入兩相區(qū)軋制出現(xiàn)變形硬化的鐵素體組織使強(qiáng)度提高塑性降低；溫度高于900℃，奧氏體晶粒尺寸太大相變后的鐵素體晶粒也粗大，具有粗大鐵素體晶粒的鋼板沖壓時(shí)易出現(xiàn)滑移線等表面缺陷。終軋后的鋼板以10℃/s以上的冷卻速度冷到630～680℃的范圍內(nèi)卷取，卷取后空冷至室溫。卷取溫度低于630℃鋼板冷速增加、過冷度增大鐵素體的形核率將增加，晶粒細(xì)化使鋼板強(qiáng)度增加塑性降低；卷取溫度高于680℃過冷度小形核速率減小，晶粒尺寸增大易出現(xiàn)滑移線等表面缺陷。
本發(fā)明方法的基本生產(chǎn)工藝如下板坯在1100～1250℃加熱。加熱溫度低于1100℃，軋制負(fù)荷增加，不利厚度低于2mm的薄規(guī)格鋼板軋制溫度的控制；高于1250℃奧氏體晶粒容易粗化，也不利節(jié)約能源。
板坯在奧氏體再晶界區(qū)進(jìn)行粗軋，接著進(jìn)行精軋，鋼板的變形量在90％以上，終軋溫度控制在830～900℃；終軋后鋼板以10℃/s以上的冷卻速度冷到630～680℃卷取，然后進(jìn)行空冷。在冷卻和卷取的過程中奧氏體相變?yōu)殍F素體，鐵素體的晶粒度在6.5～8級(jí)之間，具有較好冷加工性能。
本發(fā)明鋼中不添加Cr、Ni、Cu等合金元素，添加含量較低的硼元素并采用的是高溫軋制，不需要進(jìn)行退火處理，從而使得生產(chǎn)成本大大降低，工藝變得簡單易行，使本發(fā)明低碳熱軋深沖鋼板可像普通鋼一樣冶煉和軋制，通過鋼中加入微量的硼延緩鐵素體晶粒的形核可使鋼板得到6.5～8級(jí)的晶粒度，具有較好成形性能。所生產(chǎn)鋼板的延伸率比同規(guī)格冷軋鋼板的延伸率還大，其酸洗去除氧化鐵皮的鋼板可替代這些冷軋鋼板進(jìn)行沖壓加工，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。已用于制造汽車和家電產(chǎn)品，沖壓最深的是空調(diào)壓縮機(jī)的外殼。
具體實(shí)施例方式
以下是本發(fā)明實(shí)例1-10的具體說明。
實(shí)例1-10的具體化學(xué)成分見表1表1實(shí)例1-10的化學(xué)成分實(shí)績，Wt％


具體工藝參數(shù)見表2，按照本發(fā)明生產(chǎn)的鋼板屈服強(qiáng)度不大于240MPa，抗拉強(qiáng)度不大于350MPa，厚度不小于1.5mm的鋼板延伸率可達(dá)到45％以上。
表2實(shí)例1-10的主要工藝參數(shù)及力學(xué)性能實(shí)績

權(quán)利要求
1.一種低碳熱軋深沖鋼板，其成分為(重量百分比)C0.02～0.055Si≤0.03Mn0.10～0.25S≤0.010P≤0.025Al0.015～0.060N≤0.0040B0.0010～0.0040其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳熱軋深沖鋼板的制造方法，其主要包括如下步驟鋼坯經(jīng)常規(guī)加熱后，終軋溫度控制在830～900℃范圍內(nèi)，卷取溫度控制在630～680℃范圍內(nèi)，卷取后空冷至室溫。
全文摘要
一種低碳熱軋深沖鋼板，其成分為(重量百分比)C0.02～0.055，Si≤0.03，Mn0.10～0.25，S≤0.010，P≤0.025，Al0.015～0.060，N≤0.0040，B0.0010～0.0040，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。其方法包括如下步驟鋼坯經(jīng)常規(guī)加熱后，終軋溫度控制在830～900℃范圍內(nèi)，卷取溫度控制在630～680℃范圍內(nèi)，卷取后空冷至室溫。采用該成分和工藝的熱軋鋼板能得到一定尺寸的晶粒，具有良好的成形性能，可代替一般冷軋鋼板降低生產(chǎn)成本，同時(shí)該發(fā)明可通過加入含量較低的B同時(shí)取消退火處理，來提高生產(chǎn)效率并降低成本。
文檔編號(hào)B21B37/74GK1978689SQ200510111009
公開日2007年6月13日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者黃鎮(zhèn)如, 何曉明, 梅蓉俊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司